Penyediaan Larutan Bahan Punar Untuk Aloi-Aloi Ferus.

(1)

ii

PENYEDIAAN LARUTAN BAHAN PUNAR UNTUK ALOI-ALOI FERUS

TENGKU NURUL IZATULSHIMA BINTI T. MOHD HASHIM

Laporan in dikemukakan sebagai

memenuhi sebahagian daripada syarat penganugerahan Ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Mekanikal (Struktur & Bahan)

Fakulti Kejuruteraan Mekanikal Universiti Teknikal Malaysia Melaka

(2)

iii

“Saya/kami akui bahawa telah membaca karya ini dan pada pandangan saya/kami karya ini

adalah memadai dari segi skop dan kualiti untuk tujuan penganugerahan Ijazah Sarjana Muda Kejuruteraan Mekanikal (Struktur dan Bahan)”

Tandatangan :... Nama Penyelia I :... Tarikh :...

(3)

iv

“Saya akui laporan ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali ringkasan dan petikan yang tiap-tiap satunya saya telah jelaskan sumbernya”

(4)

v

DEDIKASI

Buat ayahanda, bonda dan keluarga tercinta, Terima kasih di atas didikan dan pengorbanan

serta kasih sayang yang dicurahkan.

Buat pensyarah-pensyarah yang disanjungi, Terima kasih di atas segala didikan dan ilmu yang diberikan.

Buat rakan-rakan seperjuangan, Terima kasih di atas kerjasama kalian.

(5)

vi

PENGHARGAAN

Dengan Nama Allah Yang Maha Pemurah Lagi Maha Mengasihani

Penulis ingin merakamkan penghargaan ikhlas dan ucapan terima kasih

kepada penyelia tesis, En. Wan Mohd Farid di atas bimbingan dan dorongan yang diberikan sepanjang tempoh penyelidikan projek sarjana muda ini dijalankan.

Ucapan terima kasih juga penulis tujukan kepada pihak pengurusan makmal, terutamanya juruteknik- juruteknik semasa menjalankan eksperimen di makmal. Tidak lupa juga kepada semua kakitangan Perpustakaan UTeM kerana sedia membantu dan meluangkan masa dalam mendapatkan maklumat mengenai kajian.

Ucapan terima kasih kepada ibu bapa penulis yang tidak putus-putus memberikan dorongan dan bantuan sepanjang penulisan laporan ini. Tidak lupa juga kepada rakan-rakan penulis yang sering memberikan idea dan pendapat bagi membantu penulis.

Penghargaan juga ditujukan kepada seluruh warga UTeM yang sedia memberi pandangan dan dorongan sama ada secara langsung atau tidak langsung dalam membantu menjayakan projek penyelidikan ini.

(6)

vii

ABSTRAK

(7)

viii

ABSTRACT

(8)

ix

KANDUNGAN

BAB PERKARA MUKA SURAT

PENGAKUAN iv

DEDIKASI v

PENGHARGAAN vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT _viii

KANDUNGAN ix

SENARAI JADUAL xv

SENARAI RAJAH xviii

SENARAI SIMBOL xxiii

SENARAI LAMPIRAN xxiv

BAB I PENGENALAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Pernyataan Masalah 2

1.3 Objektif 3

1.4 Skop Kajian 3

(9)

x

BAB PERKARA MUKA SURAT

BAB II KAJIAN ILMIAH 5

2.1 Pengenalan 5

2.2 Aloi Ferus 6

2.3 Gambarajah Keseimbangan Besi-Karbon 8

2.4 Larutan Bahan Punar 9

2.5 Keluli Karbon Biasa dan Larutan Bahan Punar 10 2.6 Keluli Beraloi Rendah dan Larutan Bahan Punar 13 2.7 Keluli Tahan Karat dan Larutan Bahan Punar 18 2.8 Logam Perkakas dan Larutan Bahan Punar 23 2.9 Besi Tuang dan Larutan Bahan Punar 27 2.10 Jenis Mikrostruktur untuk Aloi Ferus 32 2.11 Mikrostruktur yang Terbentuk untuk setiap

Aloi Ferus 34

2.11.1 Keluli Karbon Biasa 35

2.11.2 Keluli Beraloi Rendah 36

2.11.3 Keluli Tahan Karat 37

2.11.4 Logam Perkakas 38

2.11.5 Besi Tuang 39

BAB III METODOLOGI 41

3.1 Pengenalan 41

3.2 Perancangan Kajian 42

3.2.1 Kajian Awal 42

3.2.2 Pengumpulan Data 43

3.2.3 Penganalisaan Data 43

(10)

xi

BAB PERKARA MUKA SURAT

3.3 Carta Alir Kajian 44

3.4 Bahan Mentah dan Peralatan 48

3.5 Pemilihan Aloi Ferus dan Larutan Bahan Punar 48

3.6 Penyediaan Sampel 50

3.6.1 Pensampelan 51

3.6.2 Pencagakan 52

3.6.3 Pencanaian 53

3.6.4 Penggilapan 54

3.6.5 Pembersihan 55

3.7 Penyediaan Larutan Bahan Punar 55

3.8 Proses Punaran Sampel 59

3.9 Ujian Mikrostruktur 60

BAB IV KEPUTUSAN 61

4.1 Pengenalan 61

4.2 Ujian Mikrostruktur Terhadap Keluli Karbon Biasa 62 4.3 Ujian Mikrostruktur Terhadap Keluli Beraloi

Rendah 64

(11)

xii

BAB PERKARA MUKA SURAT

BAB V PERBINCANGAN 76

5.1 Pengenalan 76

5.2 Pemilihan Larutan Bahan Punar Untuk Keluli

Karbon Biasa 77

5.2.1 Kesan Masa Rendaman dan Komposisi

ke atas Sampel A1 78

Ke atas Sampel A2 79

Ke atas Sampel A3 80

Beraloi Rendah 83

ke atas Sampel B1 84

Ke atas Sampel B2 85

Ke atas Sampel B3 86

Tahan Karat 90

ke atas Sampel C1 91

Ke atas Sampel C2 92

(12)

xiii

BAB PERKARA MUKA SURAT

5.5 Pemilihan Larutan Bahan Punar Untuk Logam

Perkakas 96

ke atas Sampel D1 97

Ke atas Sampel D2 98

Ke atas Sampel D3 99

5.6 Pemilihan Larutan Bahan Punar Untuk Besi Tuang 102 5.6.1 Kesan Masa Rendaman dan Komposisi

ke atas Sampel E1 103

Ke atas Sampel E2 104

Ke atas Sampel E3 105

5.7 Mikrostruktur Keluli Karbon Biasa yang Terhasil

dari Proses Punaran 108

5.7 Mikrostruktur Keluli Beraloi Rendah yang Terhasil

5.7 Mikrostruktur Keluli Tahan Karat yang Terhasil

5.7 Mikrostruktur Logam Perkakas yang Terhasil

5.7 Mikrostruktur Besi Tuang yang Terhasil

(13)

xiv

BAB PERKARA MUKA SURAT

BAB VI KESIMPULAN DAN CADANGAN

6.1 Pengenalan 117

6.2 Kesimpulan Hasil Kajian 118

6.3 Cadangan 119

RUJUKAN 122

(14)

xv

SENARAI JADUAL

BIL. TAJUK MUKA SURAT

2.1 Larutan bahan punar untuk Keluli Karbon 11 Biasa

2.2 Larutan bahan punar untuk Keluli Beraloi 15 Rendah

2.3 Larutan Bahan Punar untuk Keluli Tahan 20 Karat

2.4 Larutan Bahan Punar untuk Logam Perkakas 24

2.5 Larutan Bahan Punar untuk Besi Tuang 28

3.1 Ukuran spesifik untuk sampel mikrostruktur 51

3.2 Komposisi bahan kimia yang akan 56

dimanipulasikan dalam kajian.

4.1 Komposisi larutan Nital (2%) yang 62

(15)

xvi

BIL. TAJUK MUKA SURAT

4.2 Komposisi larutan Picral yang 65

4.3 Komposisi larutan Marble yang 68

4.4 Komposisi larutan-2 (Jadual 2.4) yang 71 dimanipulasikan dalam kajian.

4.5 Komposisi larutan Becker yang 73

5.1 Mikrostruktur untuk sampel A1 pada 78

pembesaran 100 X

5.2 Mikrostruktur untuk sampel A2 pada 79

pembesaran 100 X

5.3 Mikrostruktur untuk sampel A3 pada pembesaran 100 X

80

5.4 Mikrostruktur untuk sampel B1 pada 84

pembesaran 20 X

(16)

xvii

BIL. TAJUK MUKA SURAT

5.7 Mikrostruktur untuk sampel C1 pada 91

pembesaran 50 X

5.10 Mikrostruktur untuk sampel D1 pada 97

pembesaran 100 X

5.13 Mikrostruktur untuk sampel E1 pada 103

pembesaran 100 X

(17)

xviii

SENARAI RAJAH

2.1 Carta alir untuk pengkelasan aloi: 6

ferus(Sumber http://en.wikipedia.org/wiki/ Category:Ferrous_alloys)

2.2 Gambarajah keseimbangan besi - karbon 8

(Sumber: http://www.scribd.com/doc /4223638/ TEKNOLOGI-BAHAN)

2.3 Jenis-jenis mikrostruktur 32

(Sumber: Higgins, (1998))

2.4 Klasifikasi aloi ferus dalam rajah fasa besi- 33 karbon. (a) Aloi hypoeutectoid,

(b) Aloi eutectoid, (c) Aloi hypereutectoid (Sumber: Callister W.D., (2007))

2.5 Julat kandungan karbon bagi aloi ferus 34 (Sumber: Higgins, (1998))

2.6 Mikrostruktur keluli karbon biasa pada 35 pembesaran 635X

(18)

xix

BIL. TAJUK MUKA SURAT

2.7 Mikrostruktur keluli beraloi rendah pada 36 pembesaran 1000X

(Sumber: Callister W.D., (2007))

2.8 Mikrostruktur keluli tahan karat pada 37 pembesaran 75X

(Sumber: Voort. V., (1984))

2.9 Mikrostruktur logam perkakas pada 38

pembesaran 1000X

(Sumber: Callister W.D., (2007))

2.10 Mikrostruktur besi tuang kelabu pada 40

pembesaran 100X

(Sumber: Lawrence H. et al. (1994))

3.1 Carta alir bagi perancangan kajian 46

3.2 Ukuran untuk sampel mikrostruktur 51

3.3 Hot mounting press machine 52

3.4 Manual grinding machine 53

3.5 Automatic polishing machine 54

3.6 Ultrasonic water bath 55

(19)

xx

BIL. TAJUK MUKA SURAT

3.8 (a) Inverted Microscope dan (b) Optical 60 Microscope

4.1(a) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel A1 63 yang diambil dengan IM

4.1(b) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel A2 63 yang diambil dengan IM

4.1(c) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel A3 64 yang diambil dengan IM

4.2(a) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel B1 65 yang diambil dengan IM

4.2 (b) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel B2 66 yang diambil dengan IM

4.2 (c) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel B3 66 yang diambil dengan IM

4.2 (d) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel B1 67 yang diambil dengan OM

(20)

xxi

BIL. TAJUK MUKA SURAT

4.2 (f ) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel B3 67 yang diambil dengan OM

4.3 (a) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel C1 69 yang diambil dengan IM

4.3 (b) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel C2 69 yang diambil dengan IM

4.3 (c) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel C3 70 yang diambil dengan IM

4.4 (a) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel D1 71 yang diambil dengan IM

4.4 (b) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel D2 72 yang diambil dengan IM

4.4 (c) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel D3 72 yang diambil dengan IM

4.5 (a) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel E1 74 yang diambil dengan IM

4.5 (b) Mikrostruktur yang terhasil untuk sampel E2 74 yang diambil dengan IM

(21)

xxii

BIL. TAJUK MUKA SURAT

5.1 Mikrostruktur keluli karbon biasa 108

(Pembesaran: 100 X)

5.2 Rajah fasa Fe-C bagi mikrostruktur keluli 109 karbon biasa

5.3 Mikrostruktur keluli beraloi rendah 110

(Pembesaran: 20 X)

5.4 Rajah fasa Fe-C bagi mikrostruktur keluli 111 beraloi rendah

5.5 Mikrostruktur keluli tahan karat 111

(Pembesaran: 50 X)

5.6 Rajah fasa Fe-C bagi mikrostruktur keluli tahan karat

112

5.7 Mikrostruktur logam perkakas (Pembesaran: 113 100X)

5.8 Rajah fasa Fe-C bagi mikrostruktur logam 114 perkakas

5.9 Mikrostruktur besi tuang (pembesaran: 100X) 115

(22)

xxiii

SENARAI SIMBOL

% = Peratus

˚ = Darjah

µ = Micro

s = saat

min = minit

gm = gram

Cu2SO4 = copper sulfate HCL = hydrochloric acid NaOH = sodium hydroxide KOH = pottasium hydroxide IM = Inverted Microscope OM = Optical Microscope

(23)

xxiv

SENARAI LAMPIRAN

A Larutan Bahan Punar Untuk Aloi Ferus dan Aloi 126 Bukan Ferus

[Sumber: http://www.buehler.com/technical _information/GRIT_GUIDE.pdf]

B Larutan Bahan Punar dari Metalografi dan 127 Mikrostruktur Besi Tuang

[Sumber: Janina M. Radzikowska, ASM]

Handbook: Metallography and

Microstructures of Cast Iron, The Foundry

Research Institute, Krako´w, Poland, Volume

9, p 568

C Larutan bahan punar untuk kebanyakan besi, 128 karbon dan keluli

Sumber: http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd]

D Larutan bahan punar untuk keluli, titanium dan 129 aloi

(24)

xxv

BIL. TAJUK MUKA SURAT

E Larutan bahan punar yang berbeza untuk loam 130 yang berbeza

[Sumber : http://www.w3.org/1999/xhtml

F Larutan bahan punar untuk keluli tahan karat 131 [Sumber: http://www.w3.org/TR/html4

/loose.dtd]

G Senarai larutan bahan punar berdasarkan kepada 132 ASTM

[Sumber: http://www.cartech.com/news/etching _amp.html]

H Carta Gantt bagi PSM I dan PSM II 133

I Proses Penyediaan Sampel Aloi Ferus

J Sampel aloi ferus yang digunakan di dalam 138 kajian ini

K Penyediaan Larutan Bahan Punar Untuk Keluli 139 Karbon Biasa

L Penyediaan Larutan Bahan Punar Untuk Keluli 142 Beraloi Rendah